JP6564418B2 - 光パワーモニタ装置およびレーザ装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に係るレーザ装置によれば、光パワーモニタ結果をレーザ光出力の制御に適確にフィードバックして、高いレーザ加工性能を維持しながら反射光による損傷も受けにくい高性能でかつ信頼性が高いレーザ装置を提供することができる。
光パワーモニタ装置1は、少なくともコア21、31とその外周を覆うクラッド22、32とをそれぞれ備えた第1光ファイバ2と第2光ファイバ3とを備えている。第1光ファイバ2と第2光ファイバ3の端面同士は結合され、結合部4を形成している。また、第1光ファイバ2は、結合部4の近傍に、第1光ファイバ2のクラッド22の外側に光が漏れ出す第1漏洩部23を有し、第2光ファイバ3は、結合部4の近傍に、第2光ファイバ3のクラッド32の外側に光が漏れ出す第2漏洩部33を有している。第1漏洩部23には、この第1漏洩部23から漏れ出した光パワーを受光して検出し、その検出結果を出力する第1光検出部5が配置され、第2漏洩部33には、この第2漏洩部33から漏れ出した光パワーを受光して検出し、その検出結果を出力する第2光検出部6が配置されている。これら各部の全体は、外部へのレーザ光の漏洩を防ぐため、あるいは、外部からの光の入射を遮るために、ケース内に収容しても良い。
なお、結合部4は、第1光ファイバ2と第2光ファイバ3の端面同士を突き合わせて結合したものであっても良いが、結合部4における光の伝搬損失を抑える観点から、第1光ファイバ2と第2光ファイバ3の端面同士を融着して結合したものであることが好ましい。
図2に示したように、第1光ファイバ2のコア21を第2光ファイバ3の方向に伝搬してきた光は、結合部4ではコア径が大きくなるだけなので、光は第1光ファイバ2のコア21から第2光ファイバ3のコア31に伝搬し、結合部4を通過する際に第1光ファイバ2のコア21から第2光ファイバ3のクラッド32に漏れ出す光パワーの割合は小さい。従って、第1光ファイバ2のコア21から第2光ファイバ3の方向に伝搬してきた光は、結合部4での光パワーの損失も少なく、コア21、31を伝搬して光パワーモニタ装置1を通過できる。これにより、例えば、第1光ファイバ2のコア21を第2光ファイバ3の方向に伝搬してきた光がレーザ装置からのレーザ出力光であった場合、レーザ出力光は光パワーモニタ装置1を低損失で通過できることになる。
図3に示したように、第2光ファイバ3のコア31から第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光は、結合部4ではコア径が小さくなるので、結合部4で第2光ファイバ3のコア31から第1光ファイバ2のクラッド22に漏れ出す光パワーの割合がかなり大きくなる。結合部4で第2光ファイバ3のコア31から第1光ファイバ2のクラッド22に漏れ出した光は、第1光ファイバ2のクラッド22を伝搬して、更に第1漏洩部23からクラッド22の外側に漏れ出して第1光検出部5で検出される。結合部4で第2光ファイバ3のコア31から第1光ファイバ2のクラッド22に漏れ出す光パワーの割合はかなり大きいので、第2光ファイバ3のコア31を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光を第1光検出部5で高精度に検出できる。
図4に示したように、第2光ファイバ3のクラッド32を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光は、第2光ファイバ3の第2漏洩部33において容易にクラッド32から第2光ファイバ3の外側に漏れ出し、第2光検出部6によって高精度に検出される。第2漏洩部33の位置では、第2光ファイバ3のコア31を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光は、未だ殆どコア31からクラッド32の方に漏れ出していないので、第2光ファイバ3のコア31を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光は、第2漏洩部33からは殆ど漏れ出さない。従って、第2光ファイバ3のコア31を第1光ファイバ2の方向に伝搬した光は、第2光検出部6では殆ど検出されない。
一方、第2光ファイバ3のクラッド32を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光の一部は、第1光ファイバ2のクラッド22を伝搬して第1漏洩部23からクラッド22の外側に漏れ出し、第1光検出部5でも検出され得るが、前述のように、第2光検出部6では、第2光ファイバ3のコア31を第1光ファイバ2の方向に伝搬してきた光は殆ど検出されないので、第1光検出部5の検出結果に含まれる第2光ファイバ3のクラッド32から第1光ファイバ2のクラッド22を伝搬してきた光の寄与分が無視できない程ある場合でも、その寄与分は容易に算出でき、その影響を取り除くことができる。
具体的なクラッド光除去処理としては、クラッド22、32の外側の表面を少し荒れた状態に粗面加工する方法、クラッド22、32の外側の表面に微細なパターンを形成する方法等の他に、クラッド22、32の外側の表面に漏れ出した光が透過する、クラッド22、32よりも高屈折率の樹脂等を塗布する等の方法を採用することができる。
前述した第1漏洩部23と第2漏洩部33のうちの少なくとも一方は、湾曲部を備えていることも好ましい。図5は、第1漏洩部23と第2漏洩部33のうちの第1漏洩部23が湾曲部26を備えている場合の光パワーモニタ装置の関連部分を示している。湾曲部26を備えることによって、前述のようなクラッド光除去処理をクラッド22の表面に施さなくても、クラッド22内を伝搬する光が外部に漏洩し易くなり、第1光検出部5による検出精度が向上する。もちろん、湾曲部26に更にクラッド光除去処理を施しても良い。このような湾曲部は第2漏洩部33にも同様に備えることができる。
なお、湾曲部を備える場合、光検出部は、図5に示した第1光検出部5と第1光ファイバ2の湾曲部26との配置関係のように、クラッド22、32から漏れ出した光をより効果的に検出できるように、湾曲した部位の少なくとも凸側(外周側)に配置することが好ましい。
この光パワーモニタ装置1は、第1光検出部5と第2光検出部6をそれぞれ複数の光検出部で構成している。第1光検出部5や第2光検出部6を複数の光検出部で構成すると、光検出部の劣化や故障によって生じる不正確な検出結果や、不正確な検出結果に基づく不適切な光出力制御による様々な不具合を回避でき、検出結果の信頼性向上を図ることができる。なお、複数の光検出部で構成する場合、検出結果の信頼性をより向上させる観点からは、図6に示したように、第1光検出部5と第2光検出部6の両方をそれぞれ複数の光検出部で構成した方が好ましいが、第1光検出部5と第2光検出部6のうちのいずれか一方のみを複数の光検出部で構成するだけでも良い。
波長感度を異ならせるには、例えば、光学的なバンドパスフィルタやローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を使用することができる。これにより、特定の波長範囲の光だけを高感度で検出できるようになり、例えば、図7に示したファイバレーザにおける誘導ラマン散乱によるストークス光のように、波長がシフトしたために、ファイバレーザにおけるFBG(Fiber Bragg Grating)で反射されず、励起用半導体レーザまで戻って、励起用半導体レーザに損傷を与える等、ファイバレーザのレーザ出力光の反射光以上に有害な光等をレーザ出力光や通常の反射光とは区別して検出することができ、より適切な光出力制御が可能になる。
図8に示すように、光パワーモニタ装置1は、更に放熱部材7を備え、第1光ファイバ2、第2光ファイバ3、結合部4、第1漏洩部23、第2漏洩部33、第1光検出部5、第2光検出部6のうちの少なくとも1つ以上が、放熱部材7と熱的に接続するように設置されていることも好ましい。このように各部を放熱部材7と熱的に接続することによって、漏れ光やクラッド22、32から保護被覆24、34に照射される光等による各部の温度上昇が抑制され、光パワーモニタ装置1の信頼性が向上する。第1光検出部5と第2光検出部6については、放熱部材7と熱的に接続することによって温度が安定し、温度が変化することによる光検出感度の変化や出力値のドリフト等が抑制され、光検出精度が向上する。また、各部と熱的に接続している放熱部材7の温度をモニタすると、故障による発熱等の障害発生を検知できるようになる。
図9に示したように、光パワーモニタ装置1が更に1つ以上の温度検出部8を備え、第1光検出部5と第2光検出部6のうちの少なくとも一方が、温度検出部8と熱的に接続しており、第1光検出部5や第2光検出部6の所定の部位の温度を検出できるように温度検出部8が設置されていることも好ましい。これにより、光検出部の温度変化による感度の変化や出力値のドリフトが校正でき、漏れ光をより精度良く検出できる。第1光検出部5や第2光検出部6は、温度検出部8と熱的に接続すると共に、例えば図8に示したような放熱部材7と熱的に接続した構造であっても良い。
図10に示すレーザ装置100は、前述した光パワーモニタ装置1と、レーザ発振器101と、レーザ発振器101から出力されたレーザ出力光をレーザ光出射端(図10では図示せず。)に向けて伝搬する出力用光ファイバ102と、レーザ発振器101に駆動電力を供給するレーザ電源103と、光パワーモニタ装置1の第1光検出部5および第2光検出部6(例えば図1参照)から出力される検出信号を受取り、その検出結果に基づいてレーザ電源103に対してレーザ発振器101への駆動電力の供給を指令する出力指令値を出力することができる制御部104とを備えている。レーザ装置100において、レーザ光出射端の具体的構成は特に限定されない。
図11に示すように、レーザ発振器101側から第1光ファイバ2のコア21を伝搬してきたレーザ出力光(光線A)は、結合部4でコア径が大きくなる方に変わるだけなので、結合部4で第1光ファイバ2のコア21から第2光ファイバ3のクラッド32に漏れ出す光パワーの割合が少ない。従って、レーザ発振器101から出力されたレーザ出力光は光パワーモニタ装置1を低損失で通過できる。
また、反射光はレーザ発振器101よりも手前で光パワーモニタ装置1によって検出できるので、より速く光出力を低減して反射光を減少させる等の制御が可能になり、反射光がレーザ発振器101まで伝搬して損傷を与えるリスクを低減できる。
図12に示すレーザ装置100は、出力用光ファイバ102にレーザ光出射端の一例である加工ヘッド105を備え、ワーク106に対してレーザ加工を行うレーザ加工装置を例示している。このようなレーザ加工装置に前述した光パワーモニタ装置1を備えることにより、レーザ出力光を低損失で出射できると共に、レーザ出力光とは逆方向の第2光ファイバ3から第1光ファイバ2の方向に伝搬してくる反射光を、レーザ発振器101等に損傷を与える第2光ファイバ3のコア31を伝搬してきた反射光の光パワーと、光ファイバの保護被覆24、34の過熱や焼損の原因となるクラッド32を反射してきた反射光の光パワーとを区別して高精度に検出して、それぞれの反射光の影響の仕方や影響の大きさを考慮して、反射光による損傷を回避しながら、制御部104によって、必要以上にレーザ出力を抑えて加工不良を発生させないように適切にレーザ出力光が制御できるので、高信頼性かつ高性能なレーザ装置とすることができる。
また、ワーク106の表面で反射された反射光をレーザ発振器101の手前で光パワーモニタ装置1によって検出できるので、より速く光出力を低減して反射光を減少させる等の制御が可能になり、反射光がレーザ発振器101まで伝搬して損傷を与えるリスクを低減できる。
図13に示すレーザ装置200は、図12に示したレーザ装置100に更に記録部107と算出部108とを備えたものである。記録部107には、レーザ加工対象であるワーク106からの反射光が無い状態における、制御部104からレーザ電源103へ出力される出力指令値に対する光パワーモニタ装置1の第1光検出部5による検出値の関係を表す第1検出特性と、ワーク106からの反射光が無い状態における、制御部104からレーザ電源103へ出力される出力指令値に対する光パワーモニタ装置1の第2光検出部6による検出値の関係を表す第2検出特性とが予め記録してある。
また、算出部108は、レーザ加工時における、制御部104からレーザ電源103へ出力される出力指令値に対する光パワーモニタ装置1の第1光検出部5による検出値と記録部107に予め記録された第1検出特性とから第1反射光パワーを算出すると共に、制御部104からレーザ電源103へ出力される出力指令値に対する光パワーモニタ装置1の第2光検出部6による検出値と記録部107に予め記録された第2検出特性とから第2反射光パワーを算出し、これら第1反射光パワーと第2反射光パワーを制御部104に出力する。
まず、レーザ装置200を起動すると、反射光がない状態でレーザ光を出力した場合に、レーザ装置200の制御部104からレーザ電源103に対して出力される出力指令値Pcに対する光パワーモニタ装置1の第1光検出部5で検出された検出値d1の関係を示す第1検出特性d1(Pc)と、同じく出力指令値Pcに対する光パワーモニタ装置1の第2光検出部6で検出された検出値d2の関係を示す第2検出特性d2(Pc)とが記録部107に記録されているかを判定する(ステップS101)。
また、上記の測定においては、より正確に制御されたレーザ光パワーが出力できるように、アドソーバーの代わりに、同様に反射の少ない光パワーメータを設置して、出力指令に対して実際に出射されるレーザ光パワーを同時に測定しても良い。
また、最初のステップS101で第1検出特性d1(Pc)と第2検出特性d2(Pc)のデータが既にあると判定された場合は、直接ステップS104に進み、ステップS104で、第1検出特性d1(Pc)と第2検出特性d2(Pc)のデータ更新時期ではないと判定された場合は、直接ステップS107に進む。
なお、ステップS108からステップS117までについては、第1反射光パワーの算出とその算出結果による判定と判定に基づく処置までを第2反射光パワーの算出等に先行して完了する等の順序の入替えが可能である。
第1の変形としては、光パワーモニタ装置1での反射光の検出において、第2光検出部6では、第2光ファイバ3のクラッド32を伝搬してくる反射光は検出されても、コア31を伝搬してきた反射光は殆ど検出されないが、第1光検出部5では、第2光ファイバ3のコア31を伝搬してきた反射光が主に検出される。しかし、第1光検出部5では第2光ファイバ3のクラッド32を伝搬してきた反射光も検出され得るので、第1反射光パワーから第2光ファイバ3のクラッド32を伝搬してきた反射光の寄与分を除去するため、第1反射光パワーをΔD1(P c)=D1(Pc)−d1(P c)−k×{D2(P c)−d2(P c)}で算出しても良い。kは通常1以下の正の数であり、他のレーザ装置のレーザ光を出射端側からクラッドに入射させた時の第1光検出部5と第2光検出部6の検出値の比から求めることができる。
図17に示すレーザ装置300は、レーザ発振器101を複数備えており、レーザ発振器101に駆動電力を供給するレーザ電源103も、レーザ発振器101毎にそれぞれ設けられている。また、このレーザ装置300は、複数のレーザ光を光学的に結合させる1つのビームコンバイナ109を備えている。ビームコンバイナ109は、各レーザ発振器101から出力されたレーザ出力光をそれぞれ伝搬する個別の光ファイバ102cを介して、各レーザ発振器101からのレーザ出力光を結合させる。ビームコンバイナ109によって光学的に結合されたレーザ出力光は、光パワーモニタ装置1の入力側の光ファイバ102aと出力側の光ファイバ102bによって、図示しない加工ヘッド等のレーザ光出射端に向けて伝搬され、高出力のレーザ光を出射するようになっている。
そして、光パワーモニタ装置1は、ビームコンバイナ109からレーザ出射端に向けて出力されたレーザ出力光が、第1光ファイバ2から第2光ファイバ3の方向に伝搬するように、出力用光ファイバ102のうちのビームコンバイナ109とレーザ光出射端とを接続する部位の途中に設置されている。この場合の光パワーモニタ装置1を出力用光ファイバ102の途中に設置する具体的構成は、図10に示した光パワーモニタ装置1と同様の構成を適用できる。
2 第1光ファイバ
21 コア
22 クラッド
23 第1漏洩部
24 保護被覆
25 保護被覆除去部
26 湾曲部
3 第2光ファイバ
31 コア
32 クラッド
33 第2漏洩部
34 保護被覆
35 保護被覆除去部
4 結合部
5 第1光検出部
6 第2光検出部
7 放熱部材
8 温度検出部
100、200、300:レーザ装置
101 レーザ発振器
102 出力用光ファイバ
103 レーザ電源
104 制御部
107 記録部
108 算出部
109 ビームコンバイナ
Claims (12)
- 少なくともコアとクラッドを備えた光ファイバを伝搬する光パワーを検出する光パワーモニタ装置であって、
第1光ファイバと、
前記第1光ファイバのコア径よりもコア径の大きい第2光ファイバと、
前記第1光ファイバと前記第2光ファイバの端面同士を結合した結合部と、
前記第1光ファイバから外側に光が漏れ出す第1漏洩部と、
前記第2光ファイバから外側に光が漏れ出す第2漏洩部と、
前記第1漏洩部から漏れ出した光パワーを検出する第1光検出部と、
前記第2漏洩部から漏れ出した光パワーを検出する第2光検出部と、を備え、
前記光パワーモニタ装置は、少なくとも、レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力されたレーザ出力光をレーザ光出射端に向けて伝搬する出力用光ファイバと、
前記レーザ発振器への駆動電力の供給を指令する出力指令値を出力する制御部と
レーザ加工対象であるワークからの反射光が無い状態における、前記制御部からの出力指令値に対する前記第1光検出部による検出値の関係を表す第1検出特性と、前記制御部からの出力指令値に対する前記第2光検出部による検出値の関係を表す第2検出特性を予め記録した記録部と、
レーザ加工時における、前記制御部からの出力指令値に対する前記第1光検出部による検出値と前記第1検出特性とから第1反射光パワーを算出すると共に、前記制御部からの出力指令値に対する前記第2光検出部による検出値と前記第2検出特性とから第2反射光パワーを算出する算出部と、
を備え、前記制御部は、前記算出部によって算出された前記第1反射光パワーと前記第2反射光パワーとに対して、それぞれ個別に少なくとも1つ以上の閾値が設定され、前記閾値を越えた場合に、光出力の遮断を指令するか、あるいは出力指令値を所定の基準に沿って変更するように動作するレーザ装置の前記出力用光ファイバの途中に、前記レーザ発振器から出力されたレーザ出力光が、前記第1光ファイバから前記第2光ファイバの方向に伝搬するように設置される、光パワーモニタ装置。 - 前記第1漏洩部と前記第2漏洩部は、前記第1光ファイバと前記第2光ファイバの保護被覆を除去して前記クラッドの表面を露出させた保護被覆除去部を備える請求項1に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記第1光検出部と前記第2光検出部のそれぞれの受光面が、前記保護被覆除去部に対向する位置に設けられている請求項2に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記保護被覆除去部から露出するクラッドの表面の少なくとも一部に、クラッドを伝搬する光を前記クラッドの外側に逃がすためのクラッド光除去処理が施されている請求項2に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記第1漏洩部と前記第2漏洩部のうちの少なくとも一方は、湾曲部を備える請求項1に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記第1光検出部と前記第2光検出部のうちの少なくとも一方は、複数の光検出部から構成されている請求項1に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記複数の光検出部は、波長感度の異なる光検出部から構成されている請求項6に記載の光パワーモニタ装置。
- 前記第1光検出部と前記第2光検出部のうちの少なくとも一方は、フォトダイオードである請求項1に記載の光パワーモニタ装置。
- 更に放熱部材を備え、
前記第1光ファイバ、前記第2光ファイバ、前記結合部、前記第1漏洩部、前記第2漏洩部、前記第1光検出部、前記第2光検出部のうちの少なくとも1つ以上が、前記放熱部材と熱的に接続している請求項1に記載の光パワーモニタ装置。 - 更に1つ以上の温度検出部を備え、
前記第1光検出部と前記第2光検出部のうちの少なくとも一方が、前記温度検出部と熱的に接続している請求項1に記載の光パワーモニタ装置。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の光パワーモニタ装置が、前記レーザ発振器から出力されたレーザ出力光が、前記第1光ファイバから前記第2光ファイバの方向に伝搬するように、前記出力用光ファイバの途中に設置されているレーザ装置。
- 前記レーザ発振器を複数備え、
前記複数のレーザ発振器からそれぞれ出力された複数のレーザ出力光を光学的に結合させるビームコンバイナを備え、
前記光パワーモニタ装置は、前記ビームコンバイナからレーザ出射端に向けて出力されたレーザ出力光が、前記第1光ファイバから第2光ファイバの方向に伝搬するように、前記出力用光ファイバの途中に設置されている請求項11に記載のレーザ装置。
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WO2023032903A1 (ja) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザモジュール、レーザ発振器およびレーザ加工装置 |
WO2023032904A1 (ja) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザモジュールおよびレーザ加工装置 |
CN114975689B (zh) * | 2022-06-02 | 2024-06-04 | 深圳市韵腾激光科技有限公司 | N型Topcon电池的同轴激光加工温控系统 |
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Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4076375A (en) * | 1975-12-24 | 1978-02-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Directional optical waveguide coupler and power tap arrangement |
US5343542A (en) * | 1993-04-22 | 1994-08-30 | International Business Machines Corporation | Tapered fabry-perot waveguide optical demultiplexer |
US5717804A (en) * | 1996-04-30 | 1998-02-10 | E-Tek Dynamics, Inc. | Integrated laser diode and fiber grating assembly |
US5761234A (en) * | 1996-07-09 | 1998-06-02 | Sdl, Inc. | High power, reliable optical fiber pumping system with high redundancy for use in lightwave communication systems |
JPH10275953A (ja) * | 1996-12-31 | 1998-10-13 | Daewoo Telecommun Ltd | 光繊維増幅器 |
JP2000147325A (ja) * | 1998-11-05 | 2000-05-26 | Fujikura Ltd | 受光素子モジュール |
US6805497B1 (en) * | 1999-11-04 | 2004-10-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical transmission line |
US6812696B2 (en) * | 2000-03-21 | 2004-11-02 | The Johns Hopkins University | Apparatus and methods using mechanical resonators to enhance sensitivity in lorentz force magnetometers |
US20040022494A1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-05 | Liddle James A. | Fiber optic array with fiber tap and methd for making and using |
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JP2009175506A (ja) * | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Fujifilm Corp | 光ファイバ部品およびレーザ加工機 |
CN102105828A (zh) * | 2008-07-25 | 2011-06-22 | 松下电工株式会社 | 活线检测装置 |
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JP6140072B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2017-05-31 | 古河電気工業株式会社 | レーザ装置および加工装置 |
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EP2962140B1 (en) * | 2013-02-28 | 2020-12-16 | IPG Photonics Corporation | Ultra-high power fiber laser system with multimode-multimode fiber combiner |
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JP6345917B2 (ja) * | 2013-07-18 | 2018-06-20 | 富士通コンポーネント株式会社 | 光モジュール |
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JP5865977B1 (ja) * | 2014-10-06 | 2016-02-17 | 株式会社フジクラ | ファイバレーザ装置、光パワーモニタ装置、及び光パワーモニタ方法 |
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